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Alarmierende Zahlen Globale Ammoniak-Emissionen seit 1980 um fast 80 Prozent gestiegen

Trecker bringt Gülle auf einer landwirtschaftlichen Fläche aus
Ammoniak-Emissionen gehen der Studie zufolge fast ausschließlich auf den Agrarsektor zurück
© Janni - Adobe Stock
Stickstoffverbindungen fördern die Erderwärmung, schaden der Umwelt und der Gesundheit. Nun errechnen Forscher eine globale Bilanz der Ammoniak-Emissionen aus der Landwirtschaft. Die lassen sich demnach ohne Ernteeinbußen deutlichen reduzieren

Stickstoffemissionen aus der Landwirtschaft schädigen die Umwelt, treiben den Klimawandel und gefährden auch die Gesundheit des Menschen. Während sich Forschende bei ihren Analysen bislang vorrangig auf Stickstoffverbindungen wie das klimaschädliche Lachgas (N2O) und die Grundwasser-gefährdenden Nitrate konzentrierten, ermittelt eine neue Studie nun die globale Bilanz von Ammoniak (NH3)-Emissionen.

Die Emissionen dieser gasförmigen Stickstoffverbindung, die fast ausschließlich auf den Agrarsektor zurückgehen, sind demnach von 1980 bis 2010 weltweit um fast 80 Prozent gestiegen. Hauptverantwortlich dafür ist der Einsatz beim Anbau von drei Feldfrüchten und die Haltung von vier Tierarten. Das berichtet ein überwiegend chinesisches Forschungsteam in den "Proceedings" der US-Nationalen Akademie der Wissenschaften ("PNAS").

Stickstoff hat in der Umwelt besonders stark zugenommen

Stickstoff wird seit Jahrzehnten als Dünger eingesetzt, um die Lebensmittelproduktion zu maximieren. In den letzten 50 Jahren habe reaktiver, also reaktionsfreudiger, Stickstoff - dazu zählen etwa Stickstoffoxide, Nitrate und Ammoniak - in der Umwelt stärker zugenommen als irgendein anderes Element, schreibt das Team um Lei Liu von der Universität Lanzhou.

Während Stickstoffoxide insbesondere beim Verbrennen fossiler Energieträger freiwerden, entsteht der gasförmige Ammoniak (NH3) vor allem in der Tierhaltung und bei der Stickstoffdüngung von Feldern.

Inzwischen würden die Folgen der Nutzung von Stickstoff immer deutlicher. Bei der Betrachtung reaktiver Stickstoffverbindungen gehe es heute nicht mehr vorrangig um die Frage, wie die Nahrungsmittelproduktion gesteigert werden kann, schreiben die Forschenden.

Es habe sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass die intensivierte Landwirtschaft einen Stickstoffüberschuss produziert, der die Umwelt schädigt und die menschliche Gesundheit beeinträchtigt. "Die Landwirtschaft ist verantwortlich für etwa zwei Drittel der globalen Belastung mit reaktivem Stickstoff."

Düngermenge verdreifacht, Effizienz gesunken

Während sich die globale Nahrungsmittelproduktion in den vergangenen vier Jahrzehnten verdoppelt habe, habe sich der Einsatz von synthetischem Stickstoffdünger verdreifacht. Gleichzeitig sank die Effizienz: 2010 seien nur noch durchschnittlich 40 Prozent des eingebrachten Düngers von den Pflanzen aufgenommen worden. Ein Großteil landet also in Böden, Gewässern und in der Luft.

Anhand von weltweiten Daten zur Stickstoffdüngung und zur Tierhaltung erstellte das Team um Liu ein Modell, wie sich die Emissionen von Ammoniak aus der Landwirtschaft von 1980 bis 2018 entwickelt haben. Die gasförmige Verbindung entweicht in die Atmosphäre, wird in Windrichtung befördert und abgelagert.

Ammoniak trägt zu Feinstaub bei und schädigt so die Gesundheit. Zudem setzt er Pflanzen zu, lässt Böden versauern und bedroht die Artenvielfalt zu Land und Wasser, etwa durch die Nährstoff-Anreicherung.

Emissionen aus Ackerbau haben um 128 Prozent zugelegt

Der Studie zufolge stiegen die weltweiten Ammoniak-Emissionen von 1980 bis 2018 im Mittel um 78 Prozent. Die Emissionen aus dem Ackerbau nahmen um 128 Prozent zu, die aus der Tierhaltung um 45 Prozent. Der Hauptteil der Emissionen - mehr als 70 Prozent - entfällt demnach auf drei Feldfrüchte und vier Nutztiere: Weizen, Mais und Reis sowie Rinder, Hühner, Ziegen und Schweine.

Drei Länder - China, Indien und die USA - sind demnach für fast die Hälfte der globalen Emissionen (48 Prozent) verantwortlich - und für fast zwei Drittel (65 Prozent) der Übernutzung von Stickstoffdünger, berichten die Forschenden weiter.

Besonders deutlich ist dies in China: Das Land stellte im Jahr 2010 etwa 7 Prozent der globalen Anbaufläche, setzte aber mehr als 30 Prozent der weltweit genutzten Stickstoffdüngers ein. Ackerpflanzen dort nahmen den Forschern zufolge 2010 nur 25 noch Prozent des eingesetzten Düngers auf. In Indien ist die Situation nicht ganz so drastisch, die Entwicklung aber ähnlich.

Dem Modell zufolge wurden im Jahr 2010 schätzungsweise 119 Megatonnen (Millionen Tonnen) reaktiver Stickstoff aus der Atmosphäre abgelagert - 60 Prozent davon an Land, 40 Prozent im Meer. Das betrifft auch entlegene Regionen wie etwa Grönland. Angesichts der beträchtlichen Überdüngung könne man den Stickstoff-Einsatz deutlich senken, ohne große Einbußen in der Produktion zu riskieren, betont das Team.

Positive Entwicklung in Westeuropa zu erkennen

Eine positive Entwicklung bescheinigen die Forschenden Westeuropa, wo die Emissionen nach 1980 zurückgingen - vor allem aufgrund von Vorgaben. Deutschland hat sich zwar im Rahmen eines internationalen Abkommens zur Einhaltung einer Emissions-Höchstmenge von jährlich 550 Kilotonnen Ammoniak ab 2010 verpflichtet, überschreitet diese Marke aber regelmäßig erheblich. In Westeuropa werde die Senkung der Ammoniak-Emissionen weiterhin eine große Herausforderung bleiben, stellt das Team fest.

Die Forschenden verweisen darauf, dass sich die Emissionsmenge mit landwirtschaftlichen Praktiken senken lasse. Dazu zählt etwa die Einarbeitung von Gülle und Wirtschaftsdünger in den Boden, so dass der Austausch von Ammoniak mit der Atmosphäre minimiert wird.

Die Studie biete einen guten quantitativen Überblick über die globale Ammoniak-Problematik, sagt Sönke Zaehle vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Bisher konzentriere sich die Forschung vermehrt auf andere Stickstoffverbindungen wie Lachgas und Nitrate.

Dass das überwiegend chinesische Team die Rolle Chinas kritisch in den Blick nimmt, passt für den Experten zur aktuellen Entwicklung in dem Land. Über Jahrzehnte habe man die Lebensmittelproduktion maximiert, um die Versorgung der Bevölkerung zu gewährleisten. Nun steige das Bewusstsein für die Folgen dieser Praxis.

Weltweit sei es eine Riesenherausforderung, die Stickstoffproblematik effizient anzugehen, das gelte auch für Deutschland: "Das Problem ist hierzulande besser geworden, aber bei weitem noch nicht gelöst", sagt Zaehle.

Walter Willems, dpa

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